Strukturelle und chemische Charakterisierung von selbst-assemblierten Monolagen organischer Moleküle auf Oberflächen

Autor: Müller, Mirko
Přispěvatelé: Tautz, Stefan
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Jülich : Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek, Schriften des Forschungszentrums Jülich : Reihe Schlüsseltechnologien 66, 168 S. : Ill., graph. Darst. (2013). = Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013
Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Schlüsseltechnologien / Key Technologies 66, 168 S : Ill., graph. Darst (2013). = RWTH Aachen, Diss., 2013
Popis: Der Einsatz organischer Moleküle in der Nanotechnik hat in den vergangenen Jahrzehnten stetig zugenommen. Der Grund hierfür ist, dass organische Materialien eine Vielzahl von Isolator- und Halbleitereigenschaften besitzen, die weit über die Möglichkeiten anorganischer Materialien hinausgehen. Ein Problem hierbei ist zweifelsohne die Adsorption der Moleküle auf der Oberfläche in der gewünschten Struktur und Orientierung. Einen möglichen Lösungsansatz stellt das Konzept der Selbstassemblierung dar. Selbstassemblierung umfasst generell Strukturbildungen auf Oberflächen, die ohne menschlichen bzw. technischen Eingriff ablaufen. Das Adsorbat wird in Kontakt mit der Oberfläche gebracht (aus der Lösung oder aus der Gasphase) und bildet daraufhin langreichweitige Schichten definierter Struktur. Daraus ergeben sich eine Vielzahl möglicher Anwendungen wie Sensoren und molekulare Schalter, denkbar sind auch Anwendungen in der Nanolithographie$^{[1-4]}$. Zudem besteht die Möglichkeit, maßgeschneiderte Oberflächen herzustellen, um Fähigkeiten wie Adhäsion, Schmierung, Korrosionsbeständigkeit, Biokompabillität und Ladungstransport zu optimieren$^{[1-5]}$. Für diese Anwendungen ist es von großer Bedeutung zu verstehen, unter welchen Bedingungen sich welche Strukturen bilden und wie diese detailliert aussehen. Hierbei spielen die Beschaffenheit des Substrats, Art und Dauer der Deposition sowie gegebenenfalls die weitere Behandlung des Adsorbat-Substrat-Systems (z.B. durch Tempern) eine Rolle. Selbst-assemblierte Monolagen (SAM) wurden erstmals im Jahr 1985 beschrieben$^{[6, 7]}$ und entwickelten sich bis in die neunziger Jahre hinein zu einem interessanten Forschungsfeld$^{[8, 9]}$. Eine SAM besteht in der Regel aus zwei Teilen: der oberflächenaktiven Kopfgruppe und der funktionellen Gruppe. Als Kopfgruppe kann jedes Element in Frage kommen mit der Fähigkeit, eine starke kovalente Bindung mit einem Metall- oder Oxid-Substrat einzugehen. Wichtige Beispiele sind Siloxane auf Silizium$^{[4, 10, 11]}$, Thiole auf Gold$^{[9, 12-29]}$ sowie Carboxylat-Anionen auf Silberoxid oder Aluminiumoxid$^{[4]}$. Die Bindungsgeometrie, welche sich aus der Hybridisierung der Kopfgruppe ergibt, beeinflusst die Struktur der sich bildenden Schicht. Als funktionelle Gruppe kommt prinzipiell jede organische Verbindung in Frage und kann jeweils nach den gewünschten Eigenschaften ausgewählt werden. Somit bieten sich eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten an, was zu einer unendlichen Fülle von möglichen SAMs führt. Diese Arbeit beschränkt sich auf das System Biphenyl-Alkyl-Thiole auf Gold (111). Gold wurde als nicht katalytisch aktive$^{[30]}$ Oberfläche ausgewählt. Somit sollen Reaktionen an der Oberfläche verhindert werden, die eine Charakterisierung der SAMs erschweren würden. Die Thiol-Kopfgruppe chemisorbiert (Energiegewinn $\Delta$H ~ 117 kJ/mol$^{[31]}$) unter Abspaltung von [...]
Databáze: OpenAIRE
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